多功能电控单元硬件开发与应用

摘要

为满足本课题组多种发动机电控系统的要求，进行了多功能电控单元硬件开发与应用研究。研究工作主要包括电控单元的硬件设计，液压自由活塞发动机电控系统的开发，高压缩比甲醇发动机台架试验和电控单元的验证试验。
　　 电控单元硬件设计以TC176为主芯片进行电路设计，搭建了外围信号调理电路和执行器驱动电路。实现了ECU对发动机高频干扰信号的滤波处理和对爆震及宽带氧信号的调理；实现了对执行器的精确控制；实现ECU与上位机通过CAN进行通讯和对发动机的标定。
　　 初步规划了液压自由活塞发动机电控系统。针对液压自由活塞发动机关键难题，提出了用大流量快速响应电磁阀实现对活塞位移的控制，采用激光位移传感器实现对活塞位移的精确测量。
　　 最后在高压缩比甲醇发动机上做了台架试验和电控单元样机验证试验得出以下结论：甲醇发动机在小负荷时，由于受节气门的节流作用造成较大的泵气损失，导致较高燃油消耗率，甲醇的柴油质量替代比在2.5以上；随着转速的提高以及负荷的增大，甲醇发动机的燃油消耗率明显降低，其甲醇的柴油质量替代比可以达到2.1～2.2，热效率略大于柴油机。
　　 ECU在高压缩比甲醇发动机的验证试验证明了本文开发的电控单元(测试后期又进行了电路改进)能够满足多种发动机电控系统的要求，验证了电控单元的可行性，为今后液压自由活塞发动机的开发，高压缩比甲醇发动机爆震抑制研究、实现稀薄燃烧及其他发动机性能开发搭建了一个良好的硬件平台。